Toliau nei Docker Compose: gamybai paruoštų konteinerizuotų programų orkestravimas

Santrauka

„Docker Compose“ supaprastina vietinį kūrimą ir vieno mazgo diegimą, apibrėžiant ir paleidžiant kelių konteinerių „Docker“ programas. Tačiau jo galimybės yra ribotos gamybos aplinkoms, kurioms reikalingos pažangios funkcijos, pvz., mastelio keitimas, didelis prieinamumas ir automatizuoti diegimai. Perėjimas nuo „Compose“ prie gamybai paruoštos strategijos apima orkestravimo įrankių, tokių kaip „Kubernetes“ ar „Docker Swarm“, poreikio supratimą. Šiame vadove nagrinėjami „Compose“ trūkumai gamyboje ir apibrėžiami pagrindiniai principai bei praktiniai žingsniai, kaip patikimai ir saugiai valdyti konteinerizuotas programas dideliu mastu, pereinant nuo paprastų vieno mazgo diegimų.

Toliau nei Docker Compose: gamybai paruoštų konteinerizuotų programų orkestravimas

Daugeliui kūrėjų „Docker Compose“ buvo vartai į konteinerizaciją. Jis elegantiškai apibrėžia ir valdo kelių konteinerių programas, todėl vietinis kūrimas ir testavimas yra labai lengvas. docker-compose.yml failas tampa vieninteliu jūsų programos paslaugų, tinklų ir tomų šaltiniu. Tačiau diegiant šias programas gamybos aplinkoje, pasikliaujant tik „Docker Compose“, gali kilti reikšmingų sunkumų. Gamybai reikia daugiau nei tik paleisti konteinerius; ji reikalauja atsparumo, mastelio keitimo, automatinio valdymo ir patikimos saugos. Šiame straipsnyje bus nagrinėjama, kodėl „Docker Compose“ nepakankamas gamybai, ir bus pateikta nuorodų, kaip sukurti tikrai gamybai paruoštus konteinerizuotus diegimus.

„Docker Compose“ apribojimai gamyboje

„Docker Compose“ puikiai apibrėžia jūsų programos steko ką – paslaugas, jų konfigūracijas ir kaip jos jungiasi. Jis puikiai tinka:

• Vietiniam kūrimui: Paleisti žiniatinklio serverį, duomenų bazę ir talpinimo sluoksnį vienu komandų (docker-compose up).
• Testavimui: Sukurti nuoseklias, izoliuotas aplinkas integracijos ar galutiniams testams atlikti.
• Vieno mazgo diegimams: Labai mažoms programoms ar vidiniams įrankiams, veikiantiems viename serveryje, „Compose“ gali valdyti gyvavimo ciklą.

Tačiau jo apribojimai tampa akivaizdūs, kai atsižvelgiate į gamybos aplinkos poreikius:

• Orkestravimo trūkumas: „Compose“ iš esmės nevaldo paslaugų mastelio didinimo ar mažinimo pagal apkrovą. Jis negali automatiškai paleisti iš naujo nepavykusių konteinerių keliose mašinose ar valdyti diegimų be rankinio įsikišimo.
• Priklausomybė nuo vieno mazgo: „Compose“ sukurtas veikti viename „Docker“ mazge. Jei tas mazgas sugenda, visa jūsų programa nustoja veikti. Nėra įmontuoto mechanizmo dideliam prieinamumui ar programos paskirstymui kelių serverių klasteryje.
• Ribotos sveikatos patikros ir savęs taisymas: Nors pats „Docker“ turi pagrindines sveikatos patikras, „Compose“ integracija yra primityvi. Jis nesiūlo sudėtingų savęs taisymo galimybių, kad automatiškai aptiktų ir pakeistų nesveikas instances.
• Nėra pažangaus tinklo: Sudėtingoms, kelių mazgų tinklo scenarijams „Compose“ tinklo galimybės yra ribotos, palyginti su specializuotais orkestratoriais.
• Rankiniai diegimai: Diegiant naujinius dažnai reikia sustabdyti konteinerius, atsisiųsti naujus vaizdus ir paleisti iš naujo, o tai gali sukelti prastovų. „Compose“ natyviai nepalaiko diegimų be prastovų.

Iš esmės „Docker Compose“ yra galingas įrankis konteinerizuotoms programoms apibrėžti ir paleisti, tačiau tai nėra orkestratorius. Gamybai jums reikia sistemos, kuri galėtų valdyti konteinerius kelių mašinų klasteryje, užtikrinant prieinamumą, mastelį ir atsparumą.

Konteinerių orkestravimo poreikis

Konteinerių orkestravimo platformos sukurtos automatizuoti konteinerizuotų programų diegimą, mastelio keitimą ir valdymą. Jos teikia reikiamus įrankius, kad būtų galima išeiti iš „Docker Compose“ vieno mazgo apribojimų ir sukurti patikimas, atsparias gedimams sistemas. Pagrindinės orkestratoriaus funkcijos apima:

• Planavimas: Sprendimas, kuris klasterio mazgas turėtų paleisti konkretų konteinerį, remiantis išteklių prieinamumu ir apribojimais.
• Mastelio keitimas: Automatinis konteinerių instances skaičiaus didinimas ar mažinimas, siekiant patenkinti paklausą.
• Apkrovos balansavimas: Įeinančio srauto paskirstymas tarp kelių paslaugos instances.
• Paslaugų aptikimas: Leidžia konteineriams rasti ir bendrauti vieni su kitais, net kai instances yra kuriami ar naikinami.
• Savi-taisymas: Aptinka sugedusius konteinerius ar mazgus ir automatiškai juos perskirsto ar pakeičia.
• Diegimai etapais ir grąžinimas: Naujų programų versijų diegimas be prastovų ir galimybė greitai grįžti prie ankstesnės versijos, jei kyla problemų.
• Konfigūracijos valdymas: Saugi programų konfigūracijų ir paslapčių valdymas.

Perėjimas prie gamybos: pagrindiniai konceptai ir įrankiai

Kai būsite pasirengę perkelti savo konteinerizuotas programas iš kūrimo į gamybą, turėsite priimti orkestravimo strategiją. Ryškiausi šios srities dalyviai yra „Kubernetes“ ir „Docker Swarm“, nors yra ir kitų.

1. Kubernetes (K8s)

„Kubernetes“ tapo de facto standartu konteinerių orkestravimui. Tai galinga, lanksti ir labai mastelį turinti platforma, kurią iš pradžių sukūrė „Google“. Nors jos mokymosi kreivė yra statesnė nei „Docker Compose“, jos galimybės yra nepralenkiamos valdant sudėtingas gamybos aplinkas.

Pagrindiniai „Kubernetes“ konceptai:

• Podai: Mažiausi diegiami vienetai „Kubernetes“. Podas atstovauja vieną veikiančio proceso instance jūsų klasteryje ir gali turėti vieną ar daugiau glaudžiai susijusių konteinerių, kurie dalijasi ištekliais.
• Diegimai: Apibūdina norimą programos būseną, įskaitant Pod šabloną ir replikų skaičių. Diegimai valdo diegimus etapais ir grąžinimus.
• Paslaugos: Abstrakcija, apibrėžianti loginį Podų rinkinį ir prieigos prie jų politiką. Paslaugos teikia stabilius IP adresus ir DNS vardus jūsų programoms.
• Vardų erdvės: Teikia mechanizmą, kaip izoliuoti išteklių grupes viename klasteryje.
• Įėjimas: Valdo išorinę prieigą prie klasterio paslaugų, paprastai HTTP.

Perėjimas nuo „Compose“ prie „Kubernetes“:

Nors negalite tiesiogiai paleisti docker-compose.yml failo „Kubernetes“, yra įrankių ir strategijų, kurios gali padėti:

• Skaffold arba Tilt: Šie įrankiai padeda supaprastinti kūrimo darbo eigą, automatizuojant kūrimo, perkėlimo ir diegimo procesą į „Kubernetes“.
• Kompose: Konvertavimo įrankis, kuris konvertuoja „Docker Compose“ failus į „Kubernetes“ objektus (YAML manifestus). Nors tai yra gera pradžia, beveik visada reikės patikslinti sukurtus manifestus gamybai.
• Rankinis manifestų kūrimas: Būtina suprasti „Kubernetes“ YAML manifestus. Jūs apibrėšite savo diegimus, paslaugas ir kitus išteklius rankiniu būdu arba pritaikydami „Kompose“ išvestį.

2. Docker Swarm

„Docker Swarm“ yra „Docker“ gimtoji klasterių ir orkestravimo sprendimas. Jį lengviau nustatyti ir valdyti nei „Kubernetes“, todėl jis yra gera parinktis mažesnėms komandoms ar mažiau sudėtingiems diegimams.

Pagrindiniai „Docker Swarm“ konceptai:

• Paslaugos: „Kubernetes“ diegimų atitikmuo. Jūs apibrėžiate paslaugą, o „Swarm“ užtikrina, kad veiktų norimas replikų skaičius.
• Stackai: Būdas grupuoti kelias paslaugas, panašiai kaip „Docker Compose“ failas, bet „Swarm“.
• Mazgai: Atskiri „Docker“ mazgai, kurie yra „Swarm“ klasterio dalis.
• Valdytojo mazgai: Valdo „Swarm“ klasterį.
• Darbiniai mazgai: Paleidžia programų konteinerius.

Perėjimas nuo „Compose“ prie „Swarm“:

„Docker Swarm“ puikiai suderinamas su „Docker Compose“ failais. Dažnai galite tiesiogiai diegti „Compose“ failą į „Swarm“ su minimaliais pakeitimais:

docker stack deploy -c docker-compose.yml my_stack

Ši komanda diegs jūsų paslaugas, apibrėžtas docker-compose.yml faile, kaip „Swarm“ stacką. Tačiau norint visiškai paruošti gamybai, vis tiek norėsite apsvarstyti „Swarm“ specifines konfigūracijas mastelio keitimui, diegimams etapais ir tinklui.

Gamybai paruoštos „Docker“ talpinimo geriausios praktikos

Nepriklausomai nuo pasirinkto orkestravimo įrankio, kelios geriausios praktikos yra būtinos, kad konteinerizuotos programos būtų patikimai ir saugiai veikiamos gamyboje:

1. Optimizuokite savo „Docker“ vaizdus:

   • Daugiafaziai kūrimai: Naudokite daugiafazius kūrimus, kad sukurtumėte mažesnius, saugesnius vaizdus, atskirdami kūrimo priklausomybes nuo vykdymo priklausomybių. Tai sumažina atakų paviršių ir vaizdo dydį.
   • Sluoksnių minimizavimas: Sujunkite RUN komandas, kur tai logiška, kad sumažintumėte vaizdo sluoksnių skaičių.
   • Naudokite specifinius žymas: Visada naudokite specifines vaizdo žymas (pvz., python:3.9-slim), o ne latest, kad užtikrintumėte pakartojamus kūrimus.
   • Valymas: Pašalinkite nereikalingus failus, talpyklas ir kūrimo įrankius po įdiegimo.

2. Išteklių valdymas:

   • Nustatykite išteklių apribojimus: Konfigūruokite CPU ir atminties apribojimus savo konteineriams. Tai neleidžia nekontroliuojamiems procesams suvartoti visų mazgo išteklių ir paveikti kitas programas.
   • Stebėkite išteklių naudojimą: Įdiekite stebėjimą, kad stebėtumėte išteklių naudojimą ir nustatytumėte galimus trukdžius ar per didelį priskyrimą.

3. Nuolatinių duomenų valdymas:

   • Naudokite „Docker“ tomus: Duomenims, kurie turi išlikti pasibaigus konteinerio gyvavimo ciklui (pvz., duomenų bazės, vartotojų įkėlimai), naudokite „Docker“ tomus. Juos valdo „Docker“ ir tai yra pageidaujamas būdas tvarkyti nuolatinius saugojimo sprendimus.
   • Orkestratoriaus valdomas saugojimas: Orkestruotose aplinkose naudokite savo orkestratoriaus teikiamus saugojimo teikėjus (pvz., „Kubernetes“ nuolatinius tomus) pažangesniems saugojimo sprendimams.

4. Saugumas yra svarbiausias:

   • Vykdyti kaip ne-root vartotojas: Konfigūruokite konteinerius, kad programos veiktų kaip ne-root vartotojas. Tai žymiai sumažina galimo konteinerio pabėgimo poveikį.
   • Minimalios privilegijos: Suteikite konteineriams tik tas privilegijas, kurių jiems visiškai reikia. Venkite paleisti konteinerius su --privileged režimu, nebent tai būtina.
   • Tinklo segmentavimas: Naudokite „Docker“ tinklus paslaugoms izoliuoti. Apribokite tinklo prieigą tarp konteinerių tik tuo, kas būtina, kad jie galėtų bendrauti.
   • Tikrinkite vaizdus dėl pažeidžiamumo: Integruokite vaizdų tikrinimo įrankius į savo CI/CD procesą, kad aptiktumėte žinomus pažeidžiamumus jūsų baziniuose vaizduose ir programos priklausomybėse.
   • Nuolat atnaujinkite „Docker“ ir mazgą: Reguliariai atnaujinkite savo „Docker“ variklį ir mazgo operacinę sistemą, kad pataisytumėte saugos pažeidžiamumus.
   • Apsaugokite „Docker“ demoną: Neišstatykite „Docker“ demono lizdo į tinklą be tinkamo autentifikavimo ir autorizacijos.
   • Naudokite patikimus bazinius vaizdus: Pradėkite nuo oficialių ar gerai prižiūrimų bazinių vaizdų iš patikimų šaltinių.
   • Naudokite saugos funkcijas: Supraskite ir naudokite „Linux“ saugos funkcijas, tokias kaip „seccomp“, „AppArmor“ ir „SELinux“, kurias gali padėti valdyti orkestratoriai.

5. Registravimas ir stebėjimas:

   • Centralizuotas registravimas: Konfigūruokite savo konteinerius, kad jie siųstų žurnalus į centralizuotą registravimo sistemą (pvz., ELK stack, Splunk, Loki). Tai palengvina problemų paiešką, analizę ir trikčių šalinimą visoje jūsų programoje.
   • Programos našumo stebėjimas (APM): Įdiekite APM įrankius, kad gautumėte įžvalgų apie programos našumą, nustatytumėte trukdžius ir stebėtumėte klaidas.
   • Sveikatos patikros: Konfigūruokite patikimas paslaugų sveikatos patikras, kad orkestratorius galėtų tiksliai nustatyti jų būseną.

6. Automatizuokite diegimus (CI/CD):

   • Nuolatinė integracija (CI): Automatizuokite programos kūrimo, testavimo ir paketavimo į „Docker“ vaizdus procesą, kai tik įvyksta kodo pakeitimai.
   • Nuolatinis diegimas/pristatymas (CD): Automatizuokite šių vaizdų diegimą į jūsų gamybos aplinką, pageidautina naudojant strategijas be prastovų.
   • Viską saugokite versijų kontrolėje: Laikykite savo „Dockerfiles“, docker-compose.yml (arba orkestratoriaus manifestus) ir CI/CD proceso konfigūracijas versijų kontrolėje.

Išvada

„Docker Compose“ yra neįkainojamas įrankis, supaprastinantis konteinerizuotų programų kūrimą ir vietinį diegimą. Tačiau jo apribojimai tampa akivaizdūs, kai mastelis didinamas iki gamybos. Didelio prieinamumo, automatinio mastelio keitimo, diegimų be prastovų ir patikimos saugos sudėtingumas reikalauja priimti konteinerių orkestravimo platformas, tokias kaip „Kubernetes“ ar „Docker Swarm“. Suprasdami pagrindinius orkestravimo principus ir įgyvendindami geriausias praktikas vaizdų optimizavimo, išteklių valdymo, saugos, registravimo ir automatizavimo srityse, galite užtikrintai perkelti savo konteinerizuotas programas iš kūrimo į patikimą, mastelį turinčią ir saugią gamybos aplinką. Kelionė toliau nei „Docker Compose“ yra svarbus žingsnis, siekiant išnaudoti visą konteinerizacijos galią jūsų verslui.